Préparation du haut-parleur pour les mesures

Il faut noter, tout d'abord, que l'étude le l'impédance, dans le modèle standard déjà vu, permet de déterminer la valeur de la fréquence de résonance de l'impédance et la valeur de "$Q_{MS}$". Nous ne pourrons donc pas avoir la valeur de la masse de l'équipage mobile et la raideur de la suspension. Pour cela il nous faut mesurer, avec une balance, une masse. Comme il n'est pas question de découper l'équipage mobile pour le peser et, ainsi, détruire le haut-parleur, nous allons employer une méthode de comparaison. On colle sur la membrane, aussi près que possible de la bobine mobile, une masse amagnétique connue $M_0$ et on mesure la nouvelle fréquence de résonance de l'impédance, ou plutôt la période correspondante $T'_0$ à l'aide du périodemètre. Des relations:

$${\omega_0}^2=k/m {\rm et} {\omega'_0}^2=k/(m+M_0)$$

on tire

$$(m+M_0)/m=(T'_0/T_0)^2 {\rm soit} m=\frac{M_0}{\frac{{T'_0}^2}{{T_0}^2}-1}$$

et $k=m.{\omega_0}^2$.

On utilise, comme masse additionnelle, un gros fil de plomb ou de cuivre, tordu en forme de trois quarts de cercle de diamètre à peine supérieur à celui de la bobine mobile et que l'on fixera sur la face interne de la membrane à l'aide de trois points de colle cellulosique (à l'exclusion de toute autre, sauf pour les membranes en polypropylène qui sont d'après les spécialistes particulièrement incollables : dans ce cas l'auteur a utilisé une colle aux cyanoacrylates qui a bien voulu tenir le temps de faire une mesure. Pour une fixation de plus longue durée on utilise une colle au néoprène mais cela suppose une surface de contact plus importante.), deux aux extrémités du fil et un au milieu. On laissera sécher au moins une nuit. Le travail sur la face interne de la membrane permet de maintenir nette la partie visible.

La masse à coller dépend de la masse de l'équipage mobile à mesurer. On peut donner comme ordres de grandeur: pour un 13 cm de $10$ à $15 g$, pour un 17 cm de $15$ à $20 g$, pour un 21 cm de $20$ à $30 g$, pour un 25 cm de $25$ à $35 g$. Ces valeurs sont données à titre indicatif et peuvent dépendre des sources locales d'approvisionnement. Par exemple pour le plomb on peut découper de gros fils dans des chutes de tuyau de plomb à demander à son plombier préféré. Si on ne dispose pas de balance assez précise (au moins au décigramme près) on pourra faire peser ses masses additionnelles chez le pharmacien, ou demander à un laboratoire de lycée de le faire pour vous.

Pendant que la colle sèche, on préparera une enceinte close de volume adapté au haut-parleur à mesurer. On choisira du panneau de particule de $19 mm$ d'épaisseur qui est le plus courant pour ce genre d'application. On se rapprochera de la forme d'un cube et le volume sera : de l'ordre de $8$ à $10 litres$ pour un 13 cm, de $10$ à $20 litres$ pour un 17 cm, de $30$ à $40 litres$ pour un 21 cm, de $50$ à $70 litres$ pour un 25 cm, de $100$ à $150 litres$ pour un 31 cm. La technique du cloué-collé sera largement suffisante pour cet usage avec une bonne colle à bois vinylique dont on enduit bien les deux faces à coller. La boîte ainsi réalisée sera, pour l'instant, fermée. A l'aide d'une scie sauteuse on découpe un trou circulaire au diamètre du haut-parleur étudié de telle sorte que l'on puisse fixer le haut-parleur avec l'aimant (et les connexions) à l'extérieur. Cette façon de fixer est le contraire d'une fixation normale en enceinte où la membrane est vue de l'avant, mais cela permet des mesures plus faciles. En particulier il faut calculer au $cm^3$ près le volume intérieur de l'enceinte en tenant compte du volume du trou et du volume d'air contenu à l'intérieur de la membrane. Nous laissons au lecteur le soin de rafraîchir ses connaissances en géométrie (un bon dictionnaire suffit à retrouver les formules à utiliser).

Pour la fixation du haut-parleur on vérifiera que le saladier a bien sur son pourtour un joint d'étanchéité, dans le cas contraire il faudra en faire un avec du joint mousse utilisé pour éviter les courants d'air dans les huisseries. L'enceinte et le haut-parleur doivent former un ensemble particulièrement clos, toute fuite perturbera les mesures. Si la boîte ne doit servir qu'un nombre limité de fois il est possible de fixer le haut-parleur à l'aide de vis spéciales pour aggloméré de bois. Si on désire une utilisation plus fréquente, en particulier pour des manipulations à l'usage d'étudiants, il est recommandé de se procurer des systèmes de fixation spéciaux pour haut-parleur qui utilisent des vis à métaux avec écrous à insertion dans le bois permettant un nombre important de vissages et dévissages. De plus les trous des vis sont plus éloignés du trou du haut-parleur, ce qui évite au bois d'éclater. Si on peut, on choisira des vis avec tête à six pans creux, plutôt que des têtes cruciformes, elles sont plus commodes pour les vissages et dévissages répétés et pour la mise en place de l'écrou à insérer.